调节阀结构特征及选型方法有哪些

   日期:2018-02-04     来源:维库仪器仪表网    浏览:84    
核心提示:

    调节阀又称控制阀,它是工业自动化过程控制系统的终端控制单元。在系统中,调节阀接受仪表输出的控制信号,驱动动力操作去改变被调介质的流量和压力。也可以称之为节流部件,起一个变阻元件的作用,其核心是一个可变位移的阀芯与不移动的阀座之间形成的节流窗口(节流面积),改变位置就可以改变调节阀的阻

    调节又称控制阀,它是工业自动化过程控制系统的终端控制单元。在系统中,调节阀接受仪表输出的控制信号,驱动动力操作去改变被调介质的流量和压力。也可以称之为节流部件,起一个变阻元件的作用,其核心是一个可变位移的阀芯与不移动的阀座之间形成的节流窗口(节流面积),改变位置就可以改变调节阀的阻力特性,从而改变工艺系统的阻力特性,达到调节流量的目的,对生产中某些工艺参数(如流量、压力、温度、液位等)进行自动调节,实现过程控制自动化。


    调节阀的构成

    总体构成:包括执行器、阀体、阀内组件、各种附件所组成。

    执行机构:气动、电动或液体的装置,它是调节阀的主要驱动单元。

    附件构成:定位器、变送器、转换器、手动操纵器、电磁阀和限位开关等等。

 

 

    调节阀的分类

    按驱动方式分为:气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀、自力式压力调节阀、自力式温度调节阀;

    按运转方式分为:直行程、角行程;

    按结构分为:单座调节阀、双座调节阀、套筒调节阀、角式调节阀、三通调节阀、V型调节阀等


    调节阀性能指标

    流量系数:用统一恒定的阀门压降下所测得的流量值为流量系数。它是阀门几何结构和给定行程有关的常数。流量系数是体现调节阀流通能力的重要指标,流量系数通常用Cv、Kv来表示;

    Cv—英制单位的流量系数。其定义为:温度60·F(15.6℃)的水,在llb/in⒉(7kpa)压降下,没分钟流过调节阀的美加仑数。

    Kv—国际单位制(SI制)的流量系数。现已在国际国内广泛采用。其定义为温度5—40℃度的水,在100kpa(0.1mpa)压降下,每小时流过调节阀的立方米数。

    C、Cv、Kv之间的关系为:Cv=1.17CKv=1.01C

    额定流量系数:额定行程下阀门的流量系数。额定行程是阀门截流元件从全关位置运动至额定全开位置的距离。通常为阀门的开度,并以百分比表示。

    相对流量系数:指定行程时流量系数。与额定行程的流量系数之间的比例。

    流量特性:当额定行程从0变化到100%时,流经阀门的流量的百分比与额定行程百分比之间的关系,以曲线表示,称为流量特性。这也是衡量阀门流通特性和能力的重要的指标。

    固有流量特性:是在经过阀门的压力降恒定时,所得出流量与行程之间的流量特性曲线,它只与阀门几何机构和行程有关.


    典型阀门特性曲线分析

    有关恒定阀门的压力降方法所测得的阀门流量特性曲线,典型的有三种:线性、等百分比和快开。

    快开特性:一种固有流量特性,在行程百分比很低的位置,即在截流元件行程很小,开度很小的位置,提供很大的流量变化,即可以获得很大的流量系数。

    线性特性:一种固有流量特性,额定行程的等量增加与流量成正比例的增加,即行程的等量增加提供的流量系数也等量增加。可以用一条直线在流量特性图上表示出来。

    等百分比特性:一种固有流量特性,额定行程的等量增加回产生流量等百分比的改变。额定行程的等量增加回产生流量系数的等百分比的改变。


    阀门流量特性优缺点的比较

    从调节阀特性曲线图可以看出,快开性在低开度位置能提供的流量改变,该特性的阀通常用于开关切合。直线特性始终在等百分比特性的上方。在同一开度下,直线特性流量大,压差变化快,故调节速度比等百分比特性快。从流量的相对变化上看,直线特性小开度变化大,大开度变化小,使小开度时调节太快、太强、易产生超调、引起振荡;大开度时调节作用太慢太弱,不够及时、灵敏。而等百分比特性正好弥补了这个缺点,它的流量相对变化是一个常数,小开度时流量小,流量的变化也小,调节平稳缓和;大开度时流量大流量变化也大,调节灵敏有效,因而其适应性也比直线特性强。由于等百分比特性大部分流量集中在后面,开度为70%时,相对流量仅36.2%,90%时为71.2%,因此,等百分比阀的容量不易充分利用,故经济性差。选阀时,有时会出现等百分比特性比选直线特性口径要大一档的情况,特殊材料的阀,选用时更应加以考虑。

 

 

    调节阀选型

    1、选型的重要性

    调节阀选型应用的好坏,除产品自身质量、用户是否正确安装、使用、维护外,正确地计算、选型十分重要。由于计算选型的失误,将会影响整个系统,甚至无法投用或引起巨大的经济损失。所以,用户采购人员、系统设计人员必须对调节阀的选型重视,应由经验丰富的设计院、研究所、生产厂的调节阀人员计算、选型。


    2、执行器的选择

    a根据现场条件选择执行机械驱动类型:当现场只能提供气源和控制信号时,选气动执行机构;当现场只能提供电源和控制信号时,选电动执行机构;如果气源和电源以及控制信号都没有时,只能选自力式调节阀。

    b电动执行机构的特点:优点是驱动源(电源)方便,控制线路比气动执行机构简单,缺点是可靠性、防水防爆防护性能、稳定性、寿命不如气动执行机构,而且批量使用时成本高,建议优先选用气动式。

    c气动执行机构的特点:优点是性能稳定、防护性好、批量使用时可以明显地节约成本、而且重量轻、寿命长,缺点是控制线路相对复杂(需布气源管路和信号线路),选配附件繁琐,如果没有气源单台使用成本高。


    3、结构类型的选择

    调节阀常用的结构类型有:直行程的单座阀、套筒阀、双座阀、三通阀(合流、分流)、直角阀,角行程的O球阀、V球阀、蝶阀。

    根据现场工艺参数条件及要求,结合下表中调节阀的不同结构的特点来选择:

    结构类型,特点与运用场合

    单座阀:阀座泄漏量小,容许压差小,适用于一般流体,要求密封性好或兼具切断功能的场合。

    双座阀:不平衡力小,容许压差较单座阀大,但流路复杂,阀座泄漏量比单座阀和套筒阀都要大。适用于压差较大,对密封性没有要求的场合。

    套筒阀:稳定性好,容许压差大,容易更换维修内件。适用于一般流体,压降损失小,流量大,可调范围广,动态稳定性好,噪音小,空化腐蚀性小,它结合了单座和双座的优点。

    角型阀:有单座和套筒两种结构形式,流路简单,入口、出口成90度直角,便于自净和清洗。适用于直角连接的场合以及高粘稠含颗粒等物质的介质。

    三通调节阀:直行程的三通调节阀分为合流阀和分流阀两种,合流是将两种不同的介质按不同的比例或要求混合成一种介质,分流则是将一种介质按照不同的比例或要求分成两路流出,这两种阀常被用于加热或冷却系统、热交换器。

    V型球阀:调节性能比O型球阀好,流量系数大,容许压差大,密封性好、结构紧凑,适用于纸浆、污水、含有纤维质、颗粒等流体。

    O型球阀:流量系数大,密封性好,结构紧凑,但流量特性单一,他和蝶阀一样只是一种近似百分比的流量特性,比它结构的调性能差。它适用于污水、含少量颗粒等流体,调节性能不是特别严格的和同时要求切断场合。

    蝶阀:流量系数大,结构紧凑,口径范围大,重量轻、成本低,但是流量特性单一,他和O型球阀一样只是一种近似百分比的流量特性,比它结构的调性能差。它适用于污水、空调系统初调整,调节性能不是特别严格的场合。


    4、阀体材质和密封材料的选择

    a阀体耐压等级、使用温度和耐腐蚀性能等方面应不低于工艺连接管道的要求,并应优先选用制造厂定型产品

    b水蒸汽或含水较多的湿气体和易燃易爆介质,不宜选用铸铁阀。

    c环境温度低于-20℃时(尤其是北方),不宜选用铸铁阀。

    d对强腐蚀性介质,选用耐蚀合金必须根据介质的种类、浓度、温度、压力的不同,选择合适的耐腐蚀材料。

    e对衬里材料(氟橡胶、塑料、PTFE)的选择时该工作介质的温度、压力、浓度都必须满足该材料的使用范围,并考虑阀动作时对它物理、机械的破坏(如剪切破坏)。

    f典型的特殊介质应选择典型耐蚀合金材料。


    5、流量特性的选择

    a等百分比流量特性。

    b线性流量特性,又分为直线性和抛物线性。

    c近似等百分比流量特性。


    6、作用方式及故障保护选择

    a电动调节阀,作用方式选择:电开式、电关式,故障保护(需保持电源),信号中断时:全关、保持、全开。

    b气动调节阀,作用方式选择:气开式、气关式,故障保护(气源信号中断时):全关(气开式)、全开(气关式)。

    c自力式压力调节阀,作用方式选择:控制阀前,起泄压作用;控制阀后,起减压稳压作用。


    7、附件的选择

    当控制系统对调节阀提出各式各样的特殊要求时,必须选配以下各种附件来实现这些要求:

    a电气定位器,接收控制信号用于改善控制阀调节性能的工作特性,实现正确定位。

    b回讯器,也叫限位开关,用于阀位开关显示或阀门运行时行程工作位置远程反馈。

    c空气过滤减压器用于净化气源、调节气压。

    d电磁阀,实现控制气源的切换,保证阀门在电源故障时阀门处于所希望的安全开度位置。

    e手轮机构,当控制系统的控制器发生故障时,可以通过手动方式操作阀门。

    f阀位变送器,将调节阀的运动位适时以信号形式反馈到远程控制室或接收设备。

    g气动保位阀,也叫锁气阀,当调节阀的气源发生故障时,保持阀门处于气源发生故障前的开度位置。

 
日期: 2018-02-04
标签: 调节阀 方法 控制
 
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